机械拉伸对成骨细胞增殖及IGF-1 mRNA表达的影响

应用体外周期性机械拉伸装置对大鼠成骨细胞施加拉伸刺激。研究了应变15％,频率20次／min的拉伸刺激下不同加载时间对成骨细胞增殖及IGF-1 mRNA表达的影响。发现在受载12 h时,细胞相对增殖指数最大,随受载时间的增加而逐渐趋向于1,同时IGF-1 mRNA表达显著增加。说明成骨细胞对周期性机械拉伸刺激的响应,可能是通过增强成骨细胞IGF-1的自分泌作用来发挥其促增殖的生物学效应。并且受载的成骨细胞经过自身调控后,逐渐适应于新的力学环境,保持一种新的平衡状态。

大鼠成骨细胞对动态拉伸刺激的生理响应

应用体外周期性机械拉伸装置研究机械拉伸对大鼠成骨细胞增殖及分化的影响。测试了在应变15%,频率20次/min的拉伸刺激下不同加载时间对成骨细胞增殖及分化的影响。发现在受载12h时,细胞相对增殖指数最大,随受载时间的增加而逐渐趋向于1,受载36h后,碱性磷酸酶活性的相对指数最显著。说明成骨细胞对周期性机械拉伸刺激的响应与受载时间相关联,并且受载的成骨细胞经过自身调控后,逐渐适应于新的力学环境,保持一种新的平衡状态。

流体剪应力对成骨细胞的作用研究

研究了生理范围内不同大小的流体剪切力对成骨细胞增殖分化和功能的影响,从细胞水平验证流体剪切力在骨组织力学适应性中发挥的重要作用。运用流室系统提供精确可控的流体剪切力,对原代培养的大鼠颅骨成骨细胞施以5、10、20、30mN/cm2的剪切力刺激,分别在加载后的3、6、9、12、24、36h采集样品,检测细胞周期分布,碱性磷酸酶活性,胞外钙质分泌的变化。5mN/cm2和10mN/cm2的剪应力促进细胞增殖,进一步增大会有抑制作用,而5、10和20mN/cm2的剪应力对ALP活性和胞外钙分泌均有促进作用,并且与静态培养相比ALP活性高峰期提前,30mN/cm2表现出抑制效应。结果显示成骨细胞的增殖、分化、矿化均能受到剪应力的调节,这种调节表现出对剪应力大小的依赖性。

流体剪应力对成骨细胞OPG和ODF表达的影响

通过平板流动腔装置对大鼠成骨细胞施以流体剪应力,研究剪应力作用对成骨细胞中骨保护因子(osteoprotegerin,OPG),破骨细胞分化因子(osteoclast differentiation factor,ODF)基因表达的影响.分别考察了剪应力大小和作用时间,以及单一水平和梯度变化的剪切力加载方式的影响.运用RT-PCR和蛋白质印迹技术检测OPG、ODFmRNA和蛋白质表达的变化,结果显示,剪切力作用下OPG的表达得到促进,ODF的表达受到抑制,mRNA与蛋白质表达的变化一致,这种影响与剪切力的大小和作用时间有关.1.0和1.5N/m2的剪应力作用效果比0.5N/m2明显,梯度变化的作用方式在作用效果上与最后一个梯度水平相当的恒定剪应力单独作用没有显著差异,在加载的24h内剪应力对OPG、ODF表达的影响始终存在.这种影响使得OPG/ODF的平衡向着OPG占优的方向发展,这种变化意味着骨吸收会受到抑制,提示力学刺激可能通过OPG/ODF调控系统对骨代谢平衡进行调控.

力生长因子E肽与应力刺激对成骨细胞基因表达的影响

目的应用基因芯片技术分析在力生长因子E肽(MGF-Ct24E)和应力作用下成骨细胞基因表达的差异。方法体外培养原代成骨细胞,分别对细胞施加周期性拉伸刺激(应变12%,频率0.5 Hz)和MGF-Ct24E(50 mg/L)直接作用,基因芯片技术分析力学刺激和MGF-Ct24E作用对原代成骨细胞基因表达谱的影响,并用定量PCR验证基因芯片实验结果。结果与对照组相比,力学加载组共发现差异表达基因1 866个,其中上调基因1 113个,下调基因753个;MGF-Ct24E处理组共发现差异表达基因1 178个,其中上调基因796个,下调基因382个。GO分析发现两者的差异基因表达谱具有一致性,并且差异表达基因主要涉及细胞增殖与分化调节、细胞对应力刺激的响应和力学转导通路等。定量PCR实验结果验证的差异表达基因与芯片实验结果一致。结论基因表达谱分析显示应力刺激和MGF-Ct24E作用对成骨细胞的基因表达具有类似的调控效应,为后续使用MGF-Ct24E治疗骨修复以弥补应力刺激不足的研究提供了新的思路。

IGF-1剪接变构体:力生长因子

力刺激与基因表达之间的联系是生理学研究中一个新的重要领域。从基因表达水平研究力学信号的影响有着特殊的重要意义,生物有机体的存在是基因表达的结果,而力在生命活动的整个过程发挥着作用。在骨骼肌中,力刺激诱导胰岛素样生长因子-1(IGF-1)发生选择性剪接,产生能够激活卫星细胞而使细胞增殖的力生长因子(mechano growth factor,MGF),以及能促使细胞分化而形成肌管的肌肉型IGF-1(IGF-1Ea),这两种自分泌的局部生长因子在肌肉修复与再生中起着重要作用。

力生长因子

力学刺激能调控肌肉、骨骼等组织的基因表达,从而引起这些组织结构和功能的变化,如肌肉肥大、骨骼强壮等。在这些组织中,胰岛素样生长因子-1(IGF-1)是力学敏感因子。对骨骼肌进行的力学拉伸实验发现,力学刺激导致肌肉肥大的同时伴有2种IGF-1变构体的产生。这2种变构体是由于IGF-1基因插入突变和选择性剪切产生,分别命名为力生长因子(mechanogrowthfactor,MGF),肌肉型IGF-1(IGF-1Ea)。MGF能激活卫星细胞而使成肌细胞增殖,IGF-1Ea则促使成肌细胞分化形成肌管。进一步研究发现,在萎缩的肌肉中,这2种因子的产生发生障碍。

力生长因子在大肠杆菌中的表达及活性分析

MGF(Mechano-growth factor)是一种IGF-1变体形式,研究发现该因子具有应力敏感性,并且具有促进肌肉肥大、再生以及神经损伤修复的功能。通过RT-PCR从拉伸刺激的人成骨细胞中克隆MGF cDNA序列,并去除5'端9bp的序列,使N端缺少对肠激酶(Enterokinase,EK)具有抑制作用的脯氨酸,将截短型MGF(des(1-3)MGF)cDNA序列克隆入pET32a(+)质粒,构建重组表达质粒。重组质粒转化E.coli BL21(DE3),在30oC培养下以可溶形式表达融合蛋白Trx/des(1-3)MGF,采用离子交换层析和Ni2+金属亲和层析,获得纯度95%以上的融合蛋白。再对融合蛋白EK酶切,rpHPLC分离获得纯度达98%的des(1-3)MGF,SDS-PAGE及质谱分析蛋白分子量与理论值相符。生物活性实验显示,所制备的des(1-3)MGF比des(1-3)IGF-1更显著的促进MC3T3-E1细胞的增值和迁移。

基因表达系列分析在肿瘤研究中的应用

基因表达系列分析(serialanalysisofgeneexpression, SAGE)是一种快速分析基因表达信息的技术。它不但能快速、详细地分析成千上万个基因,还能发现新基因,因此是基因表达定性和定量研究的一种新的有效手段。近年来此技术广泛应用于肿瘤的研究,了解肿瘤发病机制,识别诊断和治疗肿瘤的新基因。可以预测SAGE在肿瘤研究和诊断过程中的应用将会对肿瘤的认识和治疗产生深远的影响。

应力作用下成骨细胞内IGF-1的剪接变异及表达

IGF-1能够促进成骨细胞的分化和骨的形成,应力刺激会促进其表达,因此认为IGF-1是联系力刺激与组织局部效应的效应分子.通过设计应力拉伸装置,对成骨细胞施加生理范围内静态和周期性动态拉伸刺激,应用不同的引物,通过RT-PCR扩增IGF-1mRNA,发现受到拉伸刺激的成骨细胞会有选择性剪接的IGF-1变构体产生,该变构体和肌肉中发现的力生长因子(mechano growth factor,MGF)序列一致.进一步通过半定量RT-PCR研究了应力刺激对L.IGF-1(liver-type)和MGF表达的调控.结果显示,拉伸刺激促进了IGF-1的表达,无论是L.IGF-1还是MGF周期性拉伸比静态拉伸具有更大的促进作用.MGF是拉伸刺激敏感的,仅在应力作用的细胞中发现,而且MGF比L.IGF-1更早地达到表达高峰.

拉伸刺激下MGF在成骨细胞中的表达及亚细胞定位分析

力生长因子(mechano-growth factor,MGF)是在成肌细胞中发现的一种对拉伸刺激敏感的生长因子,该生长因子也可能在其他的力效应细胞中由力学刺激产生.通过设计细胞拉伸装置,对成骨细胞施加不同时段的周期性动态拉伸刺激.定量分析mRNA和蛋白质表达显示,周期性拉伸刺激下成骨细胞中的MGF mRNA和蛋白质水平快速提高,mRNA的水平在加载6h达到最高峰,与静态对照组相比提高5倍,而MGF的蛋白表达需要加载12h达到最高,与对照相比提高了5.2倍,随后二者分别降低,在24h达到本底水平.荧光免疫细胞化学技术检验MGF在细胞中的分布发现,MGF具有核分布的特点.因此得出结论,周期性拉伸刺激能刺激成骨细胞快速表达,MGF核分布的特点暗示MGF可能是一种自分泌作用因子.

细胞的衰老和凋亡教学设计

【教学目标】知识目标：（1）区分个体衰老和细胞衰老之间的关系。（2）学习细胞衰老的特征。（3）掌握细胞衰老的原因。（4）掌握细胞凋亡的含义、分清它与细胞坏死之间的区别。能力目标：对重点和难点问题展开讨论,培养学生合作、探究、交流的能力。情感目标：通过对生物科学的学习,让学生在生物知识中感受生命的美好【教学重点】明确细胞衰老的特征和细胞凋亡的含义。

拉伸刺激下力生长因子在成骨细胞中的表达

目的研究拉伸刺激下力生长因子（mechano—growth factor，MGF）在成骨细胞中的表达和分布。方法对成骨细胞施加周期性动态拉伸刺激，并对MGF的表达做蛋白免疫印记和细胞免疫荧光分析。结果蛋白免疫印记分析显示，周期性拉伸刺激会使成骨细胞中MGF的表达量显著提高，加载12h对蛋白表达的促进作用最明显，蛋白质水平提高了4倍，随后急剧降低。细胞免疫荧光分析发现，MGF较为集中地分布在细胞核。结论拉伸刺激下，MGF在成骨细胞中出现一个短暂的表达高峰，这可能与拉伸所致的细胞损伤有关。MGF集中分布在细胞核，提示MGF含核定位信号，使得该因子参与其他基因的表达调控。

尝试用行知思想指导核心素养的培养

在生物教学过程中进行尝试,将陶行知先生的“生活即教育”将作为培养生物核心素养的思想保障;“教学做合一”指导生物核心素养在“做”教学中渗透;“行是知之始”表明实践才是生物核心素养的落实之本。通过运用行知教育理论指导生物核心素养的培养,更容易让学生树立生命观念、理性思维、科学探究和社会责任的生物核心素养。行知教育理论与生物核心素养结合实践应用的成功,将在新一轮课程改革实践应用起到新指向作用,也为新一轮课程改革提供了新动力。

浅谈“酶的作用和本质”教学难点确定与突破

教学难点确定和突破是每个教师上课前必须思考的问题。以"酶的作用和本质"为例,介绍本节内容教学时如何确定以及突破教学难点。